我國(guó)適用于水泥窯用致密定形耐火材料的有YB/T 376. 1—1995耐火制品抗熱震性試驗(yàn)方法(水急冷法)、YB/T 376. 2—1995耐火制品抗熱震性試驗(yàn)方法(空氣急冷法)和YB 4018—91耐火制品抗熱震試驗(yàn)方法三個(gè)并行標(biāo)準(zhǔn)。
1、 YB/T 376.1—1995 (水急冷法)
①試樣尺寸：長(zhǎng)X寬X高=(200?230)mmX (100?150)mmX (50?100)mm的直型磚，實(shí)際多采用尺寸230mmX114mmX65mm的標(biāo)準(zhǔn)磚。
② 加熱方式：將試樣的一段插人1100°C的電爐內(nèi)。試樣受熱面距爐門內(nèi)側(cè) 50mm，距發(fā)熱體表面不小于30mm。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50°C，并應(yīng)在5min內(nèi)恢復(fù)1100°C，接著在1100°C保溫15min。
③ 冷卻方式：將試樣的熱端浸人5?35°C的流動(dòng)水中，深度為(50 士 5) mm,水冷3min，在空氣中瞭干5min。如試樣未到破損條件，放人爐中繼續(xù)試驗(yàn)。
④ 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：試樣熱端面的面積破損達(dá)到一半以上所需熱震次數(shù)。
2.、YB/T 376.2—1995 (空氣急冷法)
① 試樣尺寸：長(zhǎng)X寬X高= 114mmX64mmX64mm的長(zhǎng)方體。
② 加熱方式：試樣放人950°C的電爐內(nèi)。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50°C，應(yīng)在5min內(nèi)恢復(fù)950°C,在950°C保溫30min并應(yīng)以一個(gè)長(zhǎng)面放置，不得疊放。試樣與試樣、試樣與爐壁間距不小于10mm。
③ 冷卻方式：將試樣取出，用壓縮空氣吹5min。壓縮空氣噴嘴要正對(duì)試樣噴吹面的對(duì)角線交點(diǎn)，噴吹時(shí)間5min。壓縮空氣為室溫，不含水滴。噴嘴前壓力為O.1MPa，噴嘴距離試樣噴吹面中心100mm。
④ 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：冷卻后，以0.3MPa的最大應(yīng)力對(duì)試樣彎曲試驗(yàn)。如果試樣在0.3MPa彎曲應(yīng)力的作用下破損，則認(rèn)為未通過該次熱震。如果試樣經(jīng)受住了0.3MPa應(yīng)力的作用，則認(rèn)為通過該次熱震。試驗(yàn)反復(fù)進(jìn)行，直至試樣破損或熱震達(dá)到預(yù)定的次數(shù)。
3. YB 4018—91耐火制品抗熱震試驗(yàn)方法
① 試樣尺寸：長(zhǎng)× 寬× 高=230mm × 114mm× 31mm 或 230mm× 65mm × 31mm的長(zhǎng)方體。
② 加熱方式：使230mmX31mm的一面受熱，以10°C/min的速率加熱試樣 到800°C ,再以5°C/min的速率加熱到1000°C ,保溫30min。
③ 冷卻方式：將試樣取出，放在不通風(fēng)的試樣架上，自然冷卻。
④ 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：測(cè)定試樣經(jīng)一次熱震前后的抗折強(qiáng)度，以強(qiáng)度衰減率判定抗熱震性的好壞。
從以上可知：水冷法的熱震條件最為苛刻，空氣急冷法的熱震條件居中，自然冷卻法的熱震條件最為溫和。所以，它們分別適合測(cè)試抗熱震性好、抗熱震性一般和抗熱震性差的耐火材料。
水冷法有簡(jiǎn)單、快速、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，適合水泥窯用耐火材料的日常生產(chǎn)檢驗(yàn)。但是，該方法的測(cè)試結(jié)果離散性大，測(cè)試所需試樣多。因測(cè)試條件差別，各實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果可能差異很大。YB/T 376. 1—1995不能用于測(cè)試易水化材料(如白云石磚)和一些尺寸、形狀特異制品。
空氣急冷法熱震條件比較溫和。目前，耐火材料的抗熱震性越來(lái)越高，使用空氣急冷法很難使耐火材料破壞，測(cè)試工作量越來(lái)越大。目前，在許多西方公司的產(chǎn)品手冊(cè)上都寫明普通鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石和各種新型無(wú)鉻堿性磚的抗熱震性都>100次。這樣，就區(qū)分不了普通鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石和各種新型無(wú)鉻堿性磚抗熱震性的強(qiáng)弱。因?yàn)檫@些材料的抗熱震性都>100次。所以，除白云石等材料以外，國(guó)內(nèi)廠家很少采用空氣急冷法控制耐火材料的生產(chǎn)。YB 4018—91耐火制品抗熱震試驗(yàn)方法規(guī)定的試驗(yàn)條件更加溫和，更少有人使用。
如果研制新型耐火材料，推薦采用熱震疲勞試驗(yàn)，以試驗(yàn)中樣品抗折強(qiáng)度損 失的趨勢(shì)來(lái)表征材料的抗熱震性。
4、熱震疲勞試驗(yàn)
水泥窯中，耐火材料的損壞是一個(gè)漸進(jìn)過程，窯襯經(jīng)受的熱震遠(yuǎn)沒有YB/T 376. 1 —1995規(guī)定的水冷試驗(yàn)?zāi)菢禹伎?。所?用強(qiáng)制風(fēng)冷試驗(yàn)方法進(jìn)行熱諡和 測(cè)定試驗(yàn)中強(qiáng)度的損失來(lái)評(píng)價(jià)耐火材料的抗熱震性更為符合實(shí)際情況。推薦采用的抗熱震疲勞試驗(yàn)的技術(shù)條件如下。
① 采用高溫抗折強(qiáng)度試樣的標(biāo)準(zhǔn)尺寸25mmX25mmX150rnm，以利用現(xiàn)有模具制作定形或不定形耐火材料試樣。
② 加熱采用RJX-14型硅碳棒電爐，爐膛尺寸(長(zhǎng)X寬X高)500mmX 250mmX200mm，電爐功率14kW，SiC發(fā)熱體12根，可調(diào)電壓擋數(shù)為12，參考操作電壓220V,電流強(qiáng)度60A。
③ 冷卻在特制的風(fēng)箱中進(jìn)行。該風(fēng)箱一端裝有風(fēng)機(jī)，功率為370kW，轉(zhuǎn)速 2800r/min，風(fēng)量8. 5m3/min，風(fēng)壓780Pa。風(fēng)箱的導(dǎo)嘴長(zhǎng)300mm，主體部分的尺寸1000mmX400mmX200mm。風(fēng)箱中設(shè)有可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的試樣架，一次可以 在架上放置20條試樣。采用風(fēng)箱可以避免冷卻風(fēng)的中途散失，樣架的轉(zhuǎn)動(dòng)可以保證各試件均勻冷卻。由此，該裝置明顯減少了試驗(yàn)誤差，且大幅提高了試驗(yàn)效率，如圖5-17所示。 ④試驗(yàn)步驟：每種材料的試條數(shù)不應(yīng)少于7根。 次熱震至少需要2根試條。例如，0次 和10次各安排2根試條，3次和7次各安排1根試條，還有1根備用。
試驗(yàn)時(shí)，先將2塊墊磚(230mm× 64mm × 32mm的黏土磚)放入爐內(nèi)預(yù)熱.將爐子升至預(yù)定溫度，保溫30min以上。然后，開啟爐門用鐵鉗拖出墊云-將墊磚放在鐵鍬上，將鐵鍬放在耐大纖維氈上，快速鋪上試條，再送人爐內(nèi)。試樣人爐內(nèi)后，要求爐溫在5min內(nèi)恢復(fù)至預(yù)定溫度，將試樣在預(yù)定溫度保溫15min以上，就可以重新開啟爐門對(duì)試條進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻。
冷卻時(shí)，先打開冷卻風(fēng)機(jī)，從爐內(nèi)取出墊磚，用鐵鉗將試條夾起并均勻地放在試樣架上，一邊鼓風(fēng)冷卻，一邊轉(zhuǎn)動(dòng)試樣架，冷卻7min后可以將試條取出， 放在墊磚上，將載有試樣的墊磚重新塞人爐內(nèi)。一次熱震大約需要花費(fèi)30min。 為減少散熱，試驗(yàn)要快速操作，隨時(shí)注意關(guān)閉爐門，并用耐火纖維覆蓋取出的墊磚。
⑤加熱和冷卻條件的選擇：950°C風(fēng)冷、1100°C風(fēng)冷、950°C水冷或1100°C水冷。對(duì)抗熱震性較差的材料如白云石磚、鎂磚等可選950°C風(fēng)冷;對(duì)抗熱震性較好的材料如尖晶石磚、抗剝落高鋁磚可選1100°C風(fēng)冷;對(duì)抗熱震性極好的材料如碳化硅等選擇100°C水冷?？傊囼?yàn)就是要將耐火材料試樣分成三、六、九等，以便淘劣選優(yōu)，再接著優(yōu)中選優(yōu)。
⑥熱震次數(shù)的選擇。熱震中耐火材料破壞機(jī)理不盡相同，強(qiáng)度損失趨勢(shì)也有很大差別。圖5-18顯示了熱震中常見的強(qiáng)度損失形式。
由圖5-18可見，類型為A的材料熱震后強(qiáng)度不變。類型C強(qiáng)度減速下降， 熱震開始時(shí)強(qiáng)度損失快，后期損失慢。 類型B呈線形下降的趨勢(shì)。熱震試驗(yàn)中， 類型D強(qiáng)度大幅降低，接著損毀。類型E強(qiáng)度加速下降，熱震開始時(shí)強(qiáng)度損失慢，但熱震后期強(qiáng)度損失快。因此，材料的抗熱震性排序?yàn)锳>C>B，而E、D 均不合格。
一些復(fù)合耐火材料由不同的原料制成。這些原料具有明顯不同的熱膨脹系數(shù)。燒成后，材料中可能存在殘余應(yīng)力。熱震中，熱應(yīng)力降低強(qiáng)度，但退火又提高強(qiáng)度。所以，熱疲勞試驗(yàn)后一些材料可能具有反常的強(qiáng)度曲線。這樣，研制新型耐火材料時(shí)就需要進(jìn)行10次，甚至更多次數(shù)的熱震，并借助于熱疲勞試驗(yàn)獲得的整條強(qiáng)度曲線而不僅僅是曲線上的某個(gè)點(diǎn)來(lái)判定材料的抗熱震性。